材料科學(xué)基礎(chǔ)緒論

緒論一、?材料科學(xué)根底?的根本概念二、?材料科學(xué)根底?的地位三、學(xué)習?材料科學(xué)根底?的意義四、?材料科學(xué)根底?的內(nèi)容五、如何學(xué)好?材料科學(xué)根底?1精選課件?材料科學(xué)根底?的根本概念材料是指人類社會能接受地，經(jīng)濟地的制造有用物品的物質(zhì)。材料科學(xué)是研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝、加工工藝、材料的性能與材料應(yīng)用之間的相互關(guān)系的科學(xué)。材料科學(xué)是當代科學(xué)技術(shù)開展的根底、工業(yè)生產(chǎn)的支柱，是當今世界的帶頭學(xué)科之一。納米材料科學(xué)與技術(shù)是20世紀80年代開展起來的新興學(xué)科，成為21世紀新技術(shù)的主導(dǎo)中心。材料科學(xué)根底是進行材料科學(xué)研究的根底理論，它將各種材料〔包括金屬、陶瓷、高分子材料〕的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)規(guī)律建立在共同的理論根底上，用于指導(dǎo)材料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和開展。它涵蓋了材料科學(xué)和材料工程的根底理論。2精選課件材料科學(xué)根底的地位人類社會開展的歷史階段常常用當時主要使用的材料來劃分。從古代到現(xiàn)在人類使用材料的歷史共經(jīng)歷了七個時代，各時代的開始時間：石器時代〔公元前10萬年〕青銅器時代〔公元前3000年〕鐵器時代〔公元前1000年〕水泥時代〔公元0年〕鋼時代〔1800年〕硅時代〔1950年〕新材料時代〔1990年〕3精選課件學(xué)習料料科學(xué)根底的意義〔一〕材料科學(xué)的內(nèi)涵材料科學(xué)是一個跨物理、化學(xué)等的學(xué)科。材料科學(xué)的核心問題是材料的組織結(jié)構(gòu)〔Structure〕和性能〔Property〕以及它們之間的關(guān)系。右圖為材料科學(xué)與工程四要素。所以，先要了解材料的結(jié)構(gòu)是什么？4精選課件材料結(jié)構(gòu)關(guān)系材料的結(jié)構(gòu)包括不同晶體結(jié)構(gòu)和非晶體，以及顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)，哪些主要因素能夠影響和改變結(jié)構(gòu)？只有了解了這些才能實現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)的目的。材料的性能包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括四個層次：①原子結(jié)構(gòu)；②結(jié)合鍵；③原子的排列方式；④顯微組織5精選課件〔二〕材料科學(xué)與材料工程的關(guān)系材料科學(xué)的形成：“材料〞早存在，“材料科學(xué)〞提出于20世紀60年代，1957年蘇聯(lián)衛(wèi)星上天，美國震動很大，在大學(xué)相繼建立十余個材料科學(xué)研究中心，自此開始，“材料科學(xué)〞一詞廣泛應(yīng)用。一般來講，科學(xué)是研究“為什么〞的學(xué)問，而工程是解決“怎么做〞的學(xué)問。材料科學(xué)的根底理論，為材料工程指明方向，為更好地選擇、使用材料，發(fā)揮現(xiàn)有材料的潛力、開展新材料提供理論根底。材料科學(xué)和材料工程之間的區(qū)別主要在于著眼點的不同或者說各自強調(diào)的中心不同，它們之間并沒有一條明確的界線，因此，后來人們常常將二者放在一起，采用一個復(fù)合名詞－材料科學(xué)與工程〔MSE，MaterialScienceandEngineering〕6精選課件材料科學(xué)：是一門科學(xué)，它從事與材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析和了解方面的研究，其目的在于提供材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描繪或模型，以及解釋這種結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。它包括下面的三個環(huán)節(jié)，核心是結(jié)構(gòu)和性能。材料工程：是工程的一個領(lǐng)域，其目的在于經(jīng)濟地，而又為社會所能接受地控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。它包括下面的五個環(huán)節(jié)。工藝結(jié)構(gòu)性能材料科學(xué)工藝結(jié)構(gòu)性能材料工程設(shè)備構(gòu)件行為7精選課件〔三〕材料的分類通常根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和用途來分類。結(jié)構(gòu)材料是以強度，剛度，韌性，耐勞性，硬度，疲勞強度等力學(xué)性能為特征的材料。功能材料是以聲，光，電，磁，熱等物理性能為特征的材料。本課程是按金屬、陶瓷、高分子和它們的復(fù)合材料來組織教材的內(nèi)容的。8精選課件結(jié)構(gòu)材料實際上是一種按結(jié)合鍵種類來分類的方法。由此可將材料分為金屬、陶瓷、高分子和由金屬、陶瓷和高分子分別組合成的各種復(fù)合材料材料。金屬材料：黑色金屬材料〔鋼鐵〕、有色黑色金屬材料〔除鋼鐵以外的〕

陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷

高分子材料：塑料、橡膠合成纖維

復(fù)合材料：金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料

功能材料：電子材料、光電子材料、超導(dǎo)材料9精選課件〔四〕材料的應(yīng)用讓我們回憶幾項有影響的事例，以便加深理解材料的開展在人類社會開展中起了舉足輕重的作用。計算機與材料1、計算機經(jīng)歷：電子管→晶體管→集成電路時代2、個人電腦移動存儲器的比較材料科學(xué)的開展是計算機飛速開展的根底種類使用的材料存儲容量特點軟盤氧化鐵1.44Mb容量小，文本文件存儲CD－RW以ZnS等為主的陶瓷材料650MbCD光盤，價低，用量大MO(磁光盤)TbFeCo合金磁光材料650Mb，1.3G需專用驅(qū)動器，價格高，局限在廣告圖形用戶DVD－RWZnS等為主的陶瓷材料單面單層為4.7GbCD－RW和CD光盤，用量大10精選課件11精選課件12精選課件13精選課件飛機和材料從萊特兄弟實現(xiàn)飛行的夢想以來，航空和航天器發(fā)生了巨變。為了飛得快和遠，就要采用強度高和比重小的材料，重視材料的比強度，即強度/比重之比。因此，航空和航天器中鋁、鎂合金用量大。隨著航空技術(shù)的進一步開展，輕質(zhì)和高比強度的鈦合金、碳纖維高分子復(fù)合材料、硼纖維金屬復(fù)合材料等得到愈來愈多的采用。實例壓氣機葉片壓氣機機匣飛機尾翼硼纖維鋁合金板和管材料鋁合金鈦合金碳纖維復(fù)合材料硼纖維增強鋁合金強度范圍MPa150－450350－11001000－1200（順纖維方向）1500（順纖維方向）比強度MPa55－16080－245625－75057014精選課件待升空的美國航天飛機15精選課件材料和生活用品鈦結(jié)構(gòu)自行車：“自行車發(fā)燒友〞選擇鈦合金制自行車。鈦合金的應(yīng)用場合很特殊。通常用于需要抗腐蝕，耐疲勞，高彈性的場合。

16精選課件生命科學(xué)材料原來使用專用的汞合金，為防止金屬合金的分解已經(jīng)開發(fā)出一種可以滿足口腔中特殊的物理及化學(xué)環(huán)境的新型陶瓷。具體來講，它需要滿足以下要求：耐口腔中的酸；低熱導(dǎo)率〔這對你吃冷飲有好處〕；盡得住數(shù)年的咀嚼力；耐驟冷驟熱；當然還要口感舒適。17精選課件復(fù)合科學(xué)材料碳、硼纖維及環(huán)氧化合物復(fù)合材料非常輕，可以在某特定方向上增加強度〔用于特殊目的〕。18精選課件航空材料材料的主要性能取決于母體，參加合金元素成分將改善金屬的物理及機械性能—強度、耐力、使用壽命。在飛機發(fā)動機中一種摻鎳化合物制成稱作718合金被廣泛的用于制造波音777客機上的發(fā)動機的壓縮機、葉片及緊固件。19精選課件形狀記憶合金20精選課件超級鋼近來，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種汽車用鋼，比原先的輕24%，而強度高34%，稱為超級鋼。其優(yōu)點是：高撞擊能量吸收率；高強度-質(zhì)量比；實用新型制造工藝；可以有多種不同性能(壽命、防銹等〕。21精選課件本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容：1.材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括原子的排列方式，理想的完整結(jié)構(gòu)、不完整結(jié)構(gòu)〔晶體缺陷〕、固體中原子和分子的運動〔擴散〕、材料的變形和回復(fù)再結(jié)晶。2.材料組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，包括單元系的相變、二元合金系的相變規(guī)律、三元合金系的相變規(guī)律。3.實際材料的狀態(tài)，包括晶體、非晶體、亞穩(wěn)態(tài)。實驗內(nèi)容：1.金相顯微鏡的構(gòu)造與使用2.金相試樣的制備3.鐵碳合金平衡組織的觀察4.材料的硬度試驗22精選課件教材胡賡祥主編?材料科學(xué)根底?上海交通大學(xué)出版社23精選課件參考書目?材料科學(xué)根底?徐恒鈞主編北京工業(yè)大學(xué)出版社?材料科學(xué)根底?劉智恩主編西北工業(yè)大學(xué)出版社?材料科學(xué)根底?石德珂主編機械工業(yè)出版社?材料科學(xué)根底?潘金生主編清華大學(xué)出版社?金屬材料及熱處理?崔忠圻主編機械工業(yè)出版社24精選課件新材料階段的特征是一個由多種材料決定社會和經(jīng)濟開展的時代；新材料以人造為特征，非自然界中現(xiàn)成有的;新材料是根據(jù)我們對材料的物理和化學(xué)性能的了解，為了特定的需要設(shè)計和加工而成的；這些新材料使新技術(shù)得以產(chǎn)生和應(yīng)用，而新技術(shù)又促進了新工業(yè)的出現(xiàn)和開展，從而使國家財富和就業(yè)增加。25精選課件1990年美國總統(tǒng)